La rentabilité des bus à hydrogène : Une perspective à long terme

L'électrification des transports publics est considérée comme le moyen le plus prometteur pour décarboner la mobilité et répondre aux exigences réglementaires dans un nombre croissant de pays. Dans ce contexte, deux technologies principales émergent pour les flottes de bus : les bus électriques à batteries (BEB) et les bus à hydrogène (FCEB pour Fuel Cell Electric Bus). 

Chaque technologie présente des avantages et des inconvénients, ce qui rend le choix complexe pour les gestionnaires de flotte et les constructeurs de bus.
Cependant, le coût total de possession ( TCO pour Total Cost of Ownership ) de la flotte reste un facteur décisif. Si les bus à hydrogène ont un coût initial plus élevé aujourd'hui, ils peuvent s'avérer un choix intéressant à long terme. 

I. Une question de réglementations et d’image 

Les réglementations environnementales favorisent la transition des flottes de bus vers des technologies plus propres. Par exemple, les zones à faibles émissions (ZFE ou LEZ en anglais) imposent des restrictions sur les véhicules à moteur diesel, encourageant l'adoption de solutions à zéro émission. Ces réglementations visent à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à améliorer la qualité de l'air dans les zones urbaines.

La mise en place de technologies propres n'est pas seulement une question de conformité réglementaire pour les opérateurs de transport public ; c'est aussi une question d'image et de responsabilité environnementale. Les entreprises qui investissent dans des solutions durables sont perçues positivement par le public, ce qui peut renforcer leur attractivité et donc accroître la demande.

Les bus à hydrogène et à batterie électrique répondent tous deux à ces exigences de zéro émission. Ils offrent également une expérience de conduite très confortable puisqu'ils n'émettent ni bruit, ni vibration, ni odeur, ni chaleur. Cependant, ils présentent des caractéristiques différentes et le choix entre les deux options doit être basé sur les besoins spécifiques de chaque opérateur.

II. Bus à batteries et à hydrogène : avantages et inconvénients

Les deux technologies ont chacune leurs avantages et leurs inconvénients. Mais elles ont toutes deux un rôle à jouer dans la décarbonation des transports publics.

1. Les bus électriques à batteries (BEB)

Les avantages des bus électriques à batteries sont les suivants :

• Zéro émission du réservoir à la roue : les bus électriques à batteries n'émettent aucune pollution locale, ce qui contribue à améliorer la qualité de l'air dans les villes.
• Très faible niveau sonore : les bus électriques sont extrêmement silencieux, ce qui améliore le confort des passagers et réduit la pollution sonore dans les environnements urbains.
• Chaîne cinématique souple et puissante.
• Récupération efficace de l'énergie de freinage.

Mais cette technologie nécessite :

• Des temps de charge longs, qui limitent la flexibilité opérationnelle de la flotte.
• Une capacité d'accueil des passagers plus limitée : les batteries sont lourdes et encombrantes, ce qui peut réduire la capacité de charge et affecter l'autonomie.
• Une autonomie réduite, ce qui rend les bus moins adaptés aux trajets de longue distance.
• Un réaménagement important des dépôts pour y installer des stations de recharge.

2. Bus à hydrogène

En plus de tous les avantages des bus électriques déjà énoncés, les bus à hydrogène offrent des avantages additionnels :

• Des temps de ravitaillement rapides, comparables à ceux des bus diesel.
• Une plus grande capacité de passagers que les bus à batteries.
• Une autonomie allant jusqu'à 800 km, ce qui les rend particulièrement adaptés aux trajets longue distance et interurbains.
• Des performances maintenues même dans des conditions climatiques difficiles, lorsque le chauffage et la climatisation consomment beaucoup d'énergie.

Mais cette technologie est encore limitée par :

• Des coûts d'achat initiaux plus élevés.
• Le coût actuel de l'hydrogène, plus élevé que celui de l'électricité ou du diesel, bien que des réductions de prix significatives soient attendues d'ici 2030.
• Des infrastructures  de ravitaillement sous-développées, nécessitant des investissements importants pour leur expansion.

III. Comparaison des coûts d'exploitation à long terme

Les bus électriques à batteries ont actuellement un coût initial plus élevé que les bus diesel, mais leurs coûts d'exploitation plus faibles compensent souvent cette différence à long terme. Les bus à hydrogène ont également un coût initial élevé, principalement en raison du prix des systèmes de piles à combustible et de l'infrastructure de ravitaillement en hydrogène.

Toutefois, les projections montrent que d'ici 2030, le coût total de possession (TCO) des bus à hydrogène pourrait atteindre la parité avec les bus électriques à batteries, tout en offrant des performances supérieures dans certains scénarios. Cette convergence des coûts est soutenue par les avancées technologiques, l'augmentation des volumes de production de la technologie, le volume de production d'hydrogène, d’infrastructures h2 et les politiques gouvernementales de soutien.

1) Facteurs influençant le coût total de possession

Les coûts d’acquisition et d'exploitation comprennent une longue liste de facteurs. Les plus importants sont l'achat initial, les coûts énergétiques, l'entretien et la durée de vie du véhicule :

a) Coût de l'énergie

Le coût de l'électricité pour les bus électriques à batteries est actuellement inférieur à celui de l'hydrogène. Toutefois, les initiatives mondiales visant à produire de l'hydrogène vert, combinées aux nombreux investissements dans les infrastructures de ravitaillement, sont susceptibles de réduire considérablement le coût de l'hydrogène. Son prix devrait baisser grâce à l'augmentation de la production et à l'amélioration des technologies de production et de distribution.

b) Entretien

Les bus à hydrogène et les bus à batteries électriques nécessitent généralement moins d'entretien que les bus diesel, ceci grâce à la simplicité de leurs systèmes mécaniques. Cependant, les systèmes de piles à combustible peuvent encore venir avec des coûts d'entretien plus élevés en raison de leur complexité et de leur relative nouveauté.

En savoir plus : Comment fonctionne une pile à combustible à hydrogène dans un bus ? 

c) Durée de vie du véhicule

La durée de vie des batteries et des piles à combustible est un facteur clé. Les batteries des BEB doivent être remplacés au bout de 7 à 10 ans, tandis les piles à combustible des bus à hydrogène visent un cycle de vie au moins équivalent à celui de la moitié de vie du bus.

d) Parité des coûts d'ici à 2030

Les tendances à long terme indiquent une réduction significative du coût total de possession des bus à hydrogène, qui pourrait atteindre la parité avec les bus électriques à batteries d'ici à 2030.

Les gestionnaires de flotte doivent donc tenir compte de ces projections dans leurs décisions d'investissement, en prenant en considération les développements technologiques et, le cas échéant, les subventions potentielles.

IV. Hydrogène : l'option pertinente dans des situations spécifiques 

Les bus à hydrogène offrent déjà des avantages significatifs dans certaines situations.

1. Besoin en autonomie

Les bus à hydrogène disposent d'une grande autonomie pouvant aller jusqu'à 600 km. Ils sont donc particulièrement adaptés aux trajets de longue durée, dépassant 200 à 300 km par jour. Contrairement aux bus électriques à batterie, dont l'autonomie est généralement limitée à environ 280 km, les bus à hydrogène peuvent effectuer des trajets longue distance sans avoir besoin d'une recharge intermédiaire. Cette capacité réduit les interruptions de service et augmente l'efficacité opérationnelle.

2. Besoin en forte capacité de passagers

Lorsqu'il s'agit de transporter un grand nombre de passagers, le coût total de possession (TCO) par passager transporté devient un facteur crucial. Les autobus à hydrogène, avec leur capacité de charge élevée et leur autonomie étendue, sont plus efficaces lorsqu'ils voyagent à plein qu'à moitié vides. Le calcul du coût total de possession par passager montre que les autobus à hydrogène peuvent offrir une solution plus rentable dans les scénarios de forte demande de passagers, en particulier sur les itinéraires plus longs.

3. Conditions météorologiques extrêmes

Les conditions météorologiques extrêmes, telles que les hivers rigoureux ou les étés très chauds, augmentent la consommation d'énergie des bus. En raison du chauffage ou de la climatisation, les autobus électriques (BEB et FCEB) voient souvent leur autonomie réduite dans ces conditions. Cependant, la perte d'autonomie due à la consommation d'électricité et de chauffage est moins problématique pour les FCEB que pour les BEB. En effet, perdre 100 km d'autonomie est plus problématique avec un véhicule qui a une autonomie complète de 300 km qu'avec un FCEB qui a une autonomie de plus de 600 km.

4. Industrie locale de l'hydrogène

La présence d'une industrie locale de l'hydrogène, avec des infrastructures de production d'hydrogène et de ravitaillement bien développées, peut fortement influencer la viabilité économique des bus à hydrogène. Les initiatives locales et les partenariats public-privé, visant à développer l'hydrogène vert, créent un environnement favorable au déploiement des autobus à hydrogène. Dans les régions où ces infrastructures sont déjà en place ou se développent rapidement, ils deviennent une option plus attrayante.

5. Restrictions d'infrastructure dans les dépôts de bus

Les dépôts de bus urbains peuvent être limités par l'espace disponible et les contraintes de sécurité pour installer des stations de recharge électrique. L'infrastructure nécessaire pour recharger les bus électriques à batteries est souvent encombrante et nécessite d'importants travaux de rénovation. Les bus à hydrogène, avec leurs stations de ravitaillement plus compactes et plus flexibles, offrent une alternative intéressante dans ces situations. De plus, le ravitaillement rapide des bus à hydrogène minimise les temps d'arrêt, ce qui augmente la disponibilité des bus pour le service.

Les autobus à hydrogène sont donc particulièrement avantageux dans des contextes spécifiques tels que les longues distances, les taux d'occupation élevés, les conditions météorologiques extrêmes, les régions dotées d'une infrastructure d'hydrogène développée et les dépôts soumis à des contraintes d'espace et de sécurité. Les gestionnaires de flotte doivent évaluer ces facteurs pour déterminer si les bus à hydrogène constituent la solution optimale pour leurs besoins spécifiques.

En quelques mots :

Le déploiement des technologies zéro émission, qu'il s'agisse de bus à hydrogène ou de bus électrique à batteries, est essentiel pour atteindre les objectifs de décarbonation des transports publics. Chaque technologie présente ses propres avantages et inconvénients, qui doivent être soigneusement évalués en fonction des besoins spécifiques des exploitants de flottes.
Les bus à hydrogène se distinguent par leur autonomie accrue, leurs temps de ravitaillement rapides et leurs performances plus stables dans des conditions météorologiques extrêmes. Ils sont particulièrement avantageux sur les longs itinéraires, sur les itinéraires avec des taux d'occupation élevés et dans les régions où l'infrastructure de l'hydrogène est bien développée. D'autre part, les bus électriques à batteries offrent des avantages significatifs en termes de coûts d'exploitation et de réduction des émissions locales, mais sont limités par leur temps de recharge et leur autonomie.

Les projections indiquent que d'ici 2030, le coût total de possession des autobus à hydrogène pourrait atteindre la parité avec celui des autobus électriques à batteries, tout en offrant des performances supérieures dans certains scénarios. Cette convergence des coûts est soutenue par les avancées technologiques et les politiques de soutien gouvernementales visant à encourager l'adoption de technologies de transport durables.

Les deux technologies ne doivent donc pas être considérées comme opposées, mais plutôt comme complémentaires.

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